OMMT对交替多层聚合物阻隔膜微观形态结构的影响及机理研究

With PET,PA6,PE alternative microlayered barrier films as research object,effect of OMMT on Morphological Microstructure of Alternative Microlayered barrier polymers and its mechanism is investigated by formation of alternative microlayered structure and dispersion and distribution state of OMMT.The formation mechanism of alternative microlayered structure is illustrated by studying the effect of microlayer coextrusion process,number of layers,characteristics of matrix and blending methods on morphological microstructure of alternative microlayered PET/PA6,PE/PA6 films ,and the process method of regulating the morphological microstructure is botained.The morphological evolution of OMMT is revealed by studying the effect of microlayer coextrusion process on the dispersion and distribution state of OMMT in the alternative microlayered compound films,and the phisycal model is established. The effect of adding way,content，particle characteristic on the morphological microstructure of PET/PA6/OMMT,PE/PA6/OMMT compound films is studyed, and the effect of morphological microstructure on barrier propertie is investigated, the relationship of microlayer coextrusion process, morphological microstructure and barrier properties is obtained. The results of research will provide theoretical direction for preparation of high barrier polymer materials.

以PET、PA6、PE构建的交替多层阻隔膜为研究对象，从交替多层结构的形成机制、纳米OMMT的分散分布两个角度探讨OMMT对交替多层聚合物阻隔膜微观形态结构的影响及机理。研究微纳叠层共挤工艺、层数、基体特性、共混方式等对交替多层PET/PA6、PE/PA6阻隔膜微观结构形态的影响，阐明交替多层结构的形成机制，获得调控其微观形态结构的工艺方法。研究微纳叠层共挤对纳米OMMT在交替多层复合膜中分散分布状态的影响，揭示OMMT的形态演化过程并建立物理模型。研究OMMT的添加方式、添加量等对交替多层PET/PA6/OMMT、PE/PA6/OMMT复合膜微观形态结构的影响，考察复合膜微观形态结构对阻隔性能的影响，获得微纳叠层共挤工艺-微观形态结构-阻隔性能关系，为制备性能可控的高阻隔聚合物材料提供理论指导。

近年来，随着人们生活水平的提高以及柔性光电器件等新兴产业的迅速崛起，高阻隔聚合物膜也越来越引起学术界和工业界的广泛关注。由于聚合物材料的最终性能与其内部微观形态结构密切相关，如何通过控制材料形态结构实现材料物理、化学等性能的提高是高分子领域关注的焦点问题之一。为探索高阻隔聚合物材料制备的新途径，本项目提出将微纳叠层共挤新技术结合相容剂界面调控技术，通过选用不同相容剂调控聚合物和纳米粒子的界面性能，构建不同纳米粒子的“barrier-wall”微观结构，实现纳米粒子的有序分散并形成一定粒子-粒子相互作用的内部集结结构，诱导多层次微晶结构的形成，显著延长气体分子的通过路径，提高纳米复合材料阻隔性能的新思路。主要研究内容为纳米无机粒子的分散分布、加工工艺与结构、界面性能调控与结构。通过研究微纳叠层共挤工艺、填料种类和含量、相容剂种类和含量对纳米复合材料微观形态结构的影响，探讨纳米复合材料多层次微观形态结构形成机制，并表征纳米复合材料的结晶性能、结晶结构、结晶形貌、阻隔性能，研究复合材料加工-结构-性能之间的关系，阐明纳米复合材料阻隔作用机理。研究结果表明，微纳叠层共挤工艺有利于促进层片状纳米粒子在聚合物基体中的分散，随层数的增加，纳米粒子的分散性越好，长径比增加。进一步引入不同相容剂调控PET和OMMT的界面性能，可以构建不同的纳米粒子“barrier-wall”微观结构，诱导多层次微观结构，实现纳米粒子的有序分散并形成一定粒子-粒子相互作用的内部集结结构，这种界面性能及纳米粒子有序分散内部集结结构，显著影响聚合物纳米复合材料的结晶性能和结晶结构，获得层层分布的纳米球晶或串晶结构，显著延长气体分子的通过路径，提高PET纳米复合材料的阻隔性能。